一、双极模式PWM控制在提高大功率伺服系统低速性能中的应用（论文文献综述）
汪永阳[1]（2016）在《基于快速反射镜的高精度视轴稳定技术研究》文中研究表明视轴稳定技术是光电吊舱实现长焦距、远距离侦察,激光制导武器实现激光照射,激光通信设备实现远距离对准等多个应用领域中的一项关键技术,其作用主要是克服载体本身的机动和载体受到外部扰动后对光学系统视轴产生的影响,视轴稳定技术发展近60年,主要经历了被动减振视轴稳定、被动机械平衡稳定、主动陀螺两框架稳定、主动陀螺四框架稳定、主动陀螺四框架稳定与两轴快速反射镜稳定形成的六轴稳定等五个阶段。六轴稳定技术从20世纪末就开始在美国各大高端光电侦察设备（DB110吊舱、MTS-A/B光电平台,MX系列光电平台,狙击者吊舱、F35-EOTS光电侦察系统）中得到广泛的应用,这主要取决于20世纪末快速反射镜稳定技术的迅速发展,快速反射镜稳定技术不同于传统的机械稳定结构,它是将快速反射镜置于成像光路之中,将陀螺机械稳定的残差通过光路进行调整和补偿,由于快速反射镜具有极高的位置精度和带宽,从而能够实现高的视轴稳定精度;传统的机械稳定常称之为一级稳定,在此基础上实现的快速反射镜稳定技术称之为二级稳定。国内目前快速反射镜稳像技术尚处于研发阶段,经过"十一五"阶段已经突破了某些关键技术,例如快速反射镜的光路设计、快速反射镜二级光学补偿原理;本文首先提出适合快速反射镜应用的光路设计和光路补偿原理;接着针对快速反射镜的应用环境,提出几种对扰动有着明显抑制作用的一级视轴稳定控制算法,这是因为快速反射镜的角度行程较小,若一级机械稳定的残差太大,快速反射镜二级稳定将无法实现;接下来分别研究基于压电陶瓷和音圈电机驱动的快速反射镜的结构组成、控制原理和方式,通过对比两者之间的优缺点,最终选择基于音圈电机驱动的快速反射镜作为本文的控制对象,由于快速反射镜本身有位置传感器和驱动机构,能够形成单独的闭环系统,通常二级稳定控制是把快速反射镜等效成一个独立的控制单元,接收一级机械稳定的残差信号作为快速反射镜的输入,实现闭环的视轴稳定控制,这样的控制类似于传统的闭环控制,对于闭环系统中的扰动量没有建模,因此对视轴稳定的提高具有局限性。本文提出首先建立快速反射镜的开环传递函数,开环传递函数中的低频和高频扰动量分别为一级稳定残差和飞机振动量,通过对低频和高频扰动量进行建模,结合快速反射镜的开环模型和陀螺传感器数据,建立新的视轴稳定控制状态方程,通过分析状态方程的可观性和可控性,对可控的状态变量进行控制,最终达到视轴稳定的目的,并通过仿真分析达到预期的控制效果;最后本文描述了新型光电平台的发展趋势,重点介绍了新的平台内框架结构形式、新的平台内框架电机驱动形式、新的平台内框架角度传感器设计,通过对新型光电平台内框架进行改造进一步提高一级视轴稳定的带宽,减小快速反射镜的角度行程,从而快速反射镜的带宽可以设计的更高,有利于提高系统的视轴稳定精度。
应沙[2]（2014）在《基于XMC4500的实验转台伺服系统设计与实现》文中进行了进一步梳理转台控制的核心内容之一就是伺服控制。随着科学技术的发展，伺服相关的各类元器件的精度和可靠性得到了提升，社会生产和科研工作中对伺服系统精度的要求也越来越高；随着各种高性能数字控制器被广泛应用到伺服控制当中，多种智能控制算法的工程实现也成为了可能。目前，数字控制器的运算速度越来越快，集成度也越来越高，普遍具有丰富的外设接口，能够适应各类电机和多种传感器。论文以永磁直流力矩电机为驱动元件，英飞凌XMC4500系列芯片为核心，实现位置和转速的伺服控制。论文首先对伺服系统进行了整体设计，完成了驱动方式、测量元件、测速方法选取以及系统建模等内容；在硬件方面，设计了H桥驱动电路、驱动保护电路及XMC4500外围电路；软件上，对XMC4500外设接口进行寄存器配置，实现了伺服控制所需功能，得到了电机转速和位置信息，并以实测数据验证了本文提出的改进型M/T测速法的准确性和有效性；完成了电流环、转速环、位置环的参数设计，并实现了离散化和软件的设计；本文最后研究了直流电机的迭代学习控制对波动力矩和摩擦力矩的抑制，以仿真结果验证了该方法的有效性。
刘洋[3]（2013）在《嵌入式伺服控制系统设计》文中研究表明随着直流力矩电机在机械加工、数控机床和航空航天等领域的广泛应用，对其伺服控制系统的需求也越来越大，并且对伺服控制系统的功能多样性、可操作性和稳定性要求也越来越高。根据这些需求的产生的嵌入式伺服控制系统被更多的开发，这些系统普遍用于更好的人机交互体验，更加全面的功能。为了实现优秀的控制效果和用户操作体验，必须从多个方面对嵌入式伺服控制系统进行细致的研究。首先，本文对嵌入式伺服控制系统的控制对象进行了深入研究。分析不同状态下的电机动态平衡方程，并建立物理模型；通过阶跃响应法和频率法对系统模型进行辨识，作为设计控制系统的基础；根据系统模型研究基本的数字PID控制算法，并最终应用增量式PID控制算法；比较有刷直流力矩电机的双极性可逆PWM驱动和单极性可逆PWM驱动两种驱动方式，并讨论了两种驱动方式的优缺点和适用环境。其次，根据上面的研究针对实验室配备的电机设计嵌入式伺服控制系统。控制器、驱动器的硬件电路包括：PWM配置电路、安全保护电路、PWM放大电路等，其中控制器是基于C8051F121设计的；通信协议设计包括：控制器与编码器的通信协议和控制器与上位机的通信协议；根据系统功能和通信协议设计控制器的系统程序。最后，通过大量实验验证了嵌入式伺服控制系统功能可靠性、程序稳定性和硬件电路稳定性。同时该系统也实现了令人满意的用户体验，实现了多方式运动、实时运动状态监视、在线系统参数更改等便利的功能。并且能够不借助其他工具，利用阶跃响应法和频率法两种方法对被控电机进行系统模型辨识。为了提高电机的低速性能，研究了基于卡尔曼滤波算法的干扰观测器设计。通过改变电机的状态方程，利用MATLAB对干扰观测器和带有观测器的控制回路进行仿真实验，验证了该观测器对干扰噪声具有一定的观测能力，并且相比与传统的PID控制算法对控制效果具有一定的提升。
张振东[4]（2013）在《车载光电设备动态跟踪技术研究》文中指出光电跟踪系统是完成对空中飞行目标进行快速捕获、锁定和自动跟踪的设备。随着光电侦察、监视在军事上的应用日益广泛，对光电跟踪设备性能的要求不断提高，车载光电跟踪设备以其较高的机动性和灵活性而成为世界各国优先发展的方向。车载光电跟踪系统要实现动基座条件下的精密跟踪，必须克服车体行进间振动对视轴的影响。针对这一问题，本文研究了应用陀螺前馈技术测量振动干扰和实现视轴稳定的方法，完成了基于陀螺前馈技术的伺服控制系统的设计与实现，并在车载光电跟踪系统中进行了实验验证。首先，研究了车载动态光电跟踪视轴稳定的理论和方法，提出了通过巧妙安装三自由度陀螺方案，实现动机座下两轴光电跟踪设备视轴稳定的控制算法，并建立了Matlab/Simlink仿真模型，通过仿真验证了该算法能有效地隔离车体干扰。其次，采用高性能浮点型DSPTMS320F28335进行硬件设计，实现了视轴稳定控制算法。该硬件设计提高了复杂三角函数的运算速度并实现了对两轴位置信息的QEP采集功能，实现了伺服控制器的实时性和高度集成性。最后，在某车载光电跟踪设备上对该视轴稳定算法进行了跑车动态跟踪实验，实测数据表明，车体振动在横滚方向最大速度为12.84o/s，最大加速度为90o/s2；俯仰方向最大速度为10.68o/s，最大加速度为112.8o/s2的条件下，该视轴稳定伺服控制系统实现了方位均方根63″，俯仰均方根57″的动态高精度跟踪。
杨艳,黄劼,曾力[5]（2012）在《激光跟踪仪两级双轴联动闭环控制系统研究》文中认为为保证激光跟踪仪的跟踪精度,设计选择了两级双轴联动控制系统,以直流力矩电机作为第1级控制,为粗调机构;音圈电机作为第2级,为精调机构;并将此2个电机安装于垂直和水平2个方向实现三维空间的跟踪,偏差信号经过PI调节后,生成双极性PWM控制执行机构完成闭环控制。通过这种控制方式,达到了激光跟踪仪的精度要求。
卢承领[6]（2011）在《DSP伺服控制系统半物理仿真平台研究》文中提出仿真技术具有可靠、无破坏性、可重复、安全、经济、不受气候条件和场地、空间限制等优点,广泛的应用于各个领域。系统仿真作为跟踪伺服系统的重要研制手段之一,可以降低研制成本,缩短研制周期,提高系统的研制水平和质量。半物理仿真由于是虚实结合的实时仿真系统,它具有更接近实际性,在完成设计后实际验证中采用半物理仿真会得到更加接近实际的结果。并且中间省略了硬件编程环节,缩短了开发流程,调高了工作效率。并利用其实时通信功能根据反馈的结果修改仿真模型中的相应参数以达到理想控制结果,并可以实时的在PC机中观察运行的实时数据,因此半物理仿真在伺服控制系统的研究中将会得到越来越广泛的应用。在理论分析跟踪伺服系统的基础上,首先对经典的伺服控制系统进行综合概述,在此基础上以跟踪伺服控制系统为例,对各个环节进行建模。然后以PC机与物理效应设备为平台对MATLAB与DSP接口之间进行配置,完成MATLAB与硬件DSP的通信。然后对跟踪伺服控制系统的整体硬件电路进行设计。论文采用脉宽调制方法实现电机电枢端的调节,由于DSP发出的PWM波功率不足以驱动大功率电机,因此需要经过功率放大电路设计。论文最后部分基于DSP伺服系统半物理仿真平台建模,观察在阶跃输入信号、正弦输入信号下系统的输出结果,并在上位机中SIMULINK模型中相应参数转化为DSP可识别的C语言,最终实现半物理仿真平台的研究。
王婧[7]（2010）在《动力调谐陀螺参数测试平台设计》文中进行了进一步梳理陀螺仪是现代航空、导弹、火箭、卫星、舰船和潜艇上广泛应用的一种惯性敏感元件,利用其定轴性和进动性来敏感载体的角度变化。其中动力调谐陀螺仪以其技术成熟、价格低廉等优势,受到了广泛的应用。随着航空、航天技术蓬勃发展,对陀螺仪的设计、制造要求的不断提高,其控制过程也更加复杂。要获得高精度的解耦和控制电路,构建高精度的再平衡回路,必须应用控制理论对惯性器件进行定量分析,首先第一步就是要确定能反映系统基本特性的数学模型,即被控对象的传递函数。受制造误差和工艺水平的限制,动力调谐陀螺仪实际参数与设计参数并非完全一致,真实值只能靠估算和经验的办法确认,这给系统建模与分析带来了极大的困难,尤其是后续再平衡回路的设计与调试需要通过试凑的办法完成,降低了工作效率,不同批次的陀螺也不能保证设计精度的一致性。针对这一现状,本文围绕某型的动力调谐陀螺仪,开发了基于Lab VIEW的陀螺仪参数测试系统,主要完成了以下工作：结合实验室已有的TZS-74陀螺仪综合测试转台,重新设计了基于虚拟仪器的控制系统及驱动电路。在理论推导的陀螺仪开环传递函数基础上,结合测试转台,搭建了以计算机和数据采集卡为平台的陀螺仪模型参数辨识系统,通过采集卡读取同步数据并应用Lab VIEW系统辨识工具包对数据进行分析,得出被控对象的数学模型,最后比对仿真结果和实测数据,对模型的正确性给出评估。辨识结果可作为陀螺控制器的设计依据。此外还开发了针对陀螺不同性能参数的测试程序,能够快速获得表征陀螺性能的随机漂移、时间常数、品质因数等重要参数。
宋彦[8]（2010）在《伺服系统提高速度平稳度的关键技术研究与实现》文中提出伺服系统的速度平稳度是衡量伺服系统性能的重要指标之一,光电测控仪器、精密测试转台等设备都对这一指标有明确要求。当伺服系统工作速度较低时,由于传感器的分辨率限制以及机械传动环节存在的各种扰动量,影响了伺服系统的速度平稳度。提高伺服系统速度平稳度的关键技术在于:提高传动机构设计、制造和装调水平;提高速度信号的检测精度;优化电机驱动控制技术;改进伺服控制技术,增强控制系统的抗扰能力。本文从自动控制技术的角度出发,围绕相关关键技术,展开论文研究,主要研究内容和成果如下:1.采用基于伺服系统内部动态的数学模型描述系统,采用机理分析和实验验证相结合的方法,建立了扰动环节的数学模型。2.分析了采用编码器位置信号做差分测速的不足,提出了采用基于系统动态信息的状态观测器测速方法和基于运动学信息的Kalman滤波测速方法。实验证明,在给定速度为1°/s时,这两种方法较差分测速精度提高了约30%;辅以Newton预测法,较好的解决了带宽和相角滞后间的矛盾。3.分析了摩擦扰动和电机力矩波动影响速度平稳度的模式。通过理论分析,论证了:当给定速度较高时,摩擦扰动对伺服系统的影响是产生一定的稳态误差;当给定速度在Stribeck速度附近时,摩擦扰动影响了系统的稳定性,使速度输出产生了周期震荡的极限环现象。进一步,本文通过对极限环Jacobi矩阵的分析,得出极限环是稳定极限环的结论。最后,通过仿真和实验,验证了上述结论。采用理论分析和实验验证的方法,证明了电机力矩波动可以视为伺服系统受到正弦形式的扰动,对伺服系统的影响是使速度产生了周期波动。这一部分的研究内容旨在揭示主要扰动量对伺服系统速度平稳度的影响模式,为后续控制器的设计奠定基础。4.针对电机力矩波动和摩擦扰动设计了相应的补偿控制算法,达到减小扰动量对伺服系统的影响,提高速度平稳度的目的。针对电机的力矩波动,设计了基于鲁棒自适应控制的扰动力矩补偿算法。该算法采用最小二乘法辨识相关参数,通过数学模型计算补偿量,并在控制量输出中加以体现。仿真结果表明:与超前—滞后+积分控制相比,速度波动由0.5805%（RMS）降低到0.002%（RMS）。同时,通过仿真验证了系统存在白噪声干扰和未建模动态特性时,其误差峰—峰值仍在5%以内,说明该控制算法仍然能够保持原有性能。对于摩擦扰动,采用了一种基于滑模自适应控制的补偿算法。该算法在对摩擦扰动进行自适应补偿的同时,还利用滑模控制的强鲁棒性来保证系统对一些建模误差和不确定性的鲁棒性。仿真结果表明:在等速运动时,速度稳态误差由采用超前—滞后校正的30.95%下降到几乎为0;在给定正弦信号时,速度误差由采用超前—滞后校正的35%（RMS）下降到13%（RMS）,该算法能够有效抑制摩擦扰动对速度稳定度的影响;当存在系统参数时变以及存在部分未建模信息的情况下,等速运动的速度误差同样在0附近,正弦运动的误差为19%（RMS）,说明该控制策略仍然能够保持对摩擦扰动的有效抑制。5.在论文的最后部分,从工程应用的角度出发,首先提出了对超前—滞后控制策略的一些改进措施,以提高系统的抗扰性能。实验证明,加入积分控制和采用加速度反馈控制时将速度波动由2.92%分别降低到0.9%和0.47%（RMS）,由对实验结果的分析得出了以下结论:力矩波动是影响本实验转台速度稳定度的主要因素。随后,采用对力矩波动的自适应补偿控制做了实验验证,实验结果表明,将速度波动进一步降低到0.39% （RMS）。
宋洋[9]（2009）在《图像导引头稳定平台伺服系统的设计与研究》文中认为图像导引是导弹末端导航的重要导航方式,导引头伺服平台的快速性和稳定性是决定导弹命中目标精度的关键因素。本文以图像导引头稳定平台伺服控制系统的设计为背景形成的。首先,根据导引平台系统的特点和要求,设计系统的机械结构。选择了俯仰角和方位角的力矩电机,以PWM波的形式控制执行电机的运动,并以稳定性好的集成电路LMD12800作为驱动芯片,确定了以高性能的运动控制芯片TMS320F2407为主控制器的总体方案。控制系统硬件设计方面主要包括：DSP最小系统、光电隔离及驱动单元、位置检测单元、人机交互单元和CAN通讯单元等部分设计。其次,在转台控制系统的实际设计中,本文采用经典控制理论进行了系统设计。为了满足系统的控制精度和响应速度,解决单环结构的稳定回路由于速度响应的限制,不能很好地跟踪快速变化而引起的平台误差角大的特点,将转台控制系统设计成一个双回路控制切换系统。其设计思想是：当转台偏差信号较大时,采用速度粗回路控制使转台能够快速接近希望位置；当偏差信号较小时,采用位置精回路控制以保证系统控制的精度。为了解决单闭环系统跟踪快速信号差的缺点还对双闭环控制方法进行了研究。同时对控制系统的干扰和系统的未建模动态进行了自抗扰控制的研究和仿真。最后,根据连续化设计方法对控制器进行了数字化设计,在CCS2.0环境中编写相应C语言控制程序、采样程序、通讯程序。并用VC6.0编写了上位机的控制界面。同时对系统中存在的非线性问题进行了分析并给出了实际处理方法。论文中设计的导引平台控制系统解决了现有模拟控制方案中由于器件参数随环境温度变化导致的系统的精度不够和稳定性差问题,达到了较好的控制效果。
侯云海,王志达,胡晓光[10]（2007）在《机载光电平台低速问题研究》文中研究说明机载光电平台伺服系统（AOEP）在低速时因受载机的姿态变化、振动和风阻转矩的影响,会对光电平台中观测设备的清晰成像产生明显的干扰。本文首先对机载光电平台的影响因素进行了分析,特别对电机在零位时的转速和位置颤动原因进行了理论阐述,提出了双模式PWM功率控制方案,采用工控机和IPM驱动模块等构成了一个机载光电平台伺服系统。通过在实际课题中的测试实验,表明了对抑制系统零速的位置颤抖有较好的控制作用,对其它伺服系统低速及定位性能有特殊需求的电力拖动系统也具有很高的实用价值。
二、双极模式PWM控制在提高大功率伺服系统低速性能中的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、双极模式PWM控制在提高大功率伺服系统低速性能中的应用（论文提纲范文）
（1）基于快速反射镜的高精度视轴稳定技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 开展基于快速反射镜高精度视轴稳定技术研究的背景及意义 |
| 1.2 国内外光电稳定平台的发展概况 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 1.3.1 基于小型快速反射镜的灵巧型光学系统设计 |
| 1.3.2 基于快速反射镜的高精度视轴稳定技术 |
| 1.3.3 快反稳定技术对于陀螺一级稳定技术的要求 |
| 第2章 基于快速反射镜的灵巧型光学系统设计 |
| 2.1 灵巧型光路设计 |
| 2.2 基于灵巧型光路的二级稳定原理 |
| 2.3 光线传递矩阵 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 一级稳定中高精度视轴稳定算法的实现 |
| 3.1 快速反射镜二级稳定对于一级稳定的约束 |
| 3.2 采用改进型加速度反馈的高精度视轴稳定算法 |
| 3.3 采用高阶扰动观测器的高精度视轴稳定算法 |
| 3.3.1 扰动观测系统 |
| 3.3.2 伺服系统分析 |
| 3.4 采用自抗扰控制的高精度视轴稳定算法 |
| 3.4.1 自抗扰控制算法的定义 |
| 3.4.2 自抗扰控制算法的离散化 |
| 3.4.3 扩张状态观测器的一般化 |
| 3.4.4 降阶扩张状态观测器 |
| 3.4.5 扩张状态观测器在视轴稳定算法中的应用 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于快速反射镜的二级稳定视轴技术研究 |
| 4.1 基于压电陶瓷驱动快速反射镜物理模型和仿真结果 |
| 4.1.1 压电陶瓷快反柔性轴承支撑设计 |
| 4.1.2 压电陶瓷驱动迟滞分析和仿真分析 |
| 4.2 基于音圈电机驱动快速反射镜物理模型和实测结果 |
| 4.2.1 音圈电机快反柔性轴承支撑设计 |
| 4.2.2 音圈电机的选型和实验结果 |
| 4.3 基于音圈电机快速反射镜的二级视轴稳定技术 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 伺服系统软硬件设计 |
| 5.1 伺服系统硬件设计 |
| 5.1.1 核心板硬件原理图 |
| 5.1.2 电流环驱动设计 |
| 5.2 伺服系统软件设计 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 基于共光路系统的新型光电平台载荷布局及驱动技术 |
| 6.1 万向节结构支撑设计 |
| 6.1.1 内框架运动坐标系的架构 |
| 6.1.2 各关节变量的求解与分析 |
| 6.2 电容式角度传感器的设计 |
| 6.3 驱动电机的摆放方式 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间学术成果情况 |
| 指导教师及作者简介 |
| 致谢 |
（2）基于XMC4500的实验转台伺服系统设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外转台的研究现状及分析 |
| 1.3 数字伺服控制技术的发展 |
| 1.4 ARM 在电机控制中的应用 |
| 1.5 论文主要研究内容及章节安排 |
| 第2章 伺服系统总体设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 驱动方式的选取 |
| 2.3 检测元件的选取 |
| 2.4 增量式光电编码器转速测量 |
| 2.4.1 常用的测速方法介绍 |
| 2.4.2 一种改进的 M/T 测速法 |
| 2.5 直流力矩电机控制模型 |
| 2.5.1 直流电机的建模 |
| 2.5.2 电机参数的计算 |
| 2.5.3 电枢电感L的测算 |
| 2.6 PWM 频率的选取 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 伺服系统硬件电路设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 驱动电路的设计 |
| 3.2.1 前置驱动电路 |
| 3.2.2 H 桥驱动电路 |
| 3.3 电流测量电路 |
| 3.4 保护电路的设计 |
| 3.5 XMC4500 硬件电路设计 |
| 3.5.1 XMC4500 芯片简介 |
| 3.5.2 电源电路的设计 |
| 3.5.3 时钟和复位电路 |
| 3.5.4 调试接口电路 |
| 3.5.5 AD 接口配置电路 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 XMC4500 的接口配置 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 位置接口单元 POSIF |
| 4.2.1 POSIF 功能简介 |
| 4.2.2 POSIF 的寄存器配置 |
| 4.3 捕获比较单元 4（CCU4） |
| 4.4 CCU4 与 POSIF 的连接 |
| 4.4.1 定时器片 CC4y(y=0-3)与 POSIF 的互联 |
| 4.4.2 CCU40 的寄存器配置 |
| 4.5 位置和转速的测量 |
| 4.5.1 转速的测量 |
| 4.5.2 位置信息的获取 |
| 4.6 捕获比较单元 8（CCU8） |
| 4.7 多功能模/数转换（VADC） |
| 4.7.1 VADC 的操作 |
| 4.7.2 VADC 的校准 |
| 4.8 控制芯片完整设计流程 |
| 4.9 本章小结 |
| 第5章 控制器的设计与实现 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 数字控制器的设计方法 |
| 5.3 电流环的设计 |
| 5.3.1 电流环 PI 控制设计 |
| 5.3.2 电流环离散化设计 |
| 5.3.3 电流环控制的软件实现 |
| 5.4 转速环的设计 |
| 5.4.1 转速环 PI 控制 |
| 5.4.2 转速环离散化设计 |
| 5.4.3 转速环控制的软件实现 |
| 5.5 位置环的设计 |
| 5.5.1 位置环比例+前馈的复合控制 |
| 5.5.2 位置环离散化设计 |
| 5.5.3 位置环控制的软件实现 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 迭代学习控制在转台伺服中的应用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 迭代学习控制理论简介 |
| 6.3 开闭环 PID 迭代控制学习 |
| 6.4 迭代学习控制对力矩波动的抑制 |
| 6.4.1 控制系统的建模 |
| 6.4.2 传统控制下波动力矩对输出的影响 |
| 6.4.3 迭代学习控制仿真与结果分析 |
| 6.5 迭代学习控制对摩擦力矩的抑制 |
| 6.5.1 摩擦力矩的 LuGre 模型 |
| 6.5.2 传统控制下摩擦力矩对输出的影响 |
| 6.5.3 迭代学习控制仿真与结果分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 附录1 |
（3）嵌入式伺服控制系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.1.1 嵌入式伺服控制系统研究背景 |
| 1.1.2 低速控制算法研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 嵌入式伺服控制系统研究现状 |
| 1.2.2 低速控制算法研究现状 |
| 1.3 课题研究意义 |
| 1.4 论文主要研究内容和结构安排 |
| 1.4.1 论文主要研究内容 |
| 1.4.2 论文结构安排 |
| 第2章 直流力矩电机控制基础研究 |
| 2.1 直流力矩电机的特点 |
| 2.2 直流力矩电机模型的建立 |
| 2.2.1 非低速状态下 |
| 2.2.2 低速状态下 |
| 2.3 电机模型辨识 |
| 2.3.1 阶跃响应法电机模型辨识 |
| 2.3.2 频率法电机模型辨识 |
| 2.4 直流力矩电机基本 PID 控制算法研究 |
| 2.4.1 数字 PID 控制算法 |
| 2.4.2 增量式 PID 控制算法 |
| 2.5 有刷直流力矩电机驱动方式 |
| 2.5.1 单极性可逆 PWM 驱动方式 |
| 2.5.2 双极性可逆 PWM 驱动方式 |
| 2.5.3 两种驱动方式对比 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 嵌入式直流力矩电机伺服控制系统设计 |
| 3.1 嵌入式伺服控制系统概述 |
| 3.1.1 转台系统结构 |
| 3.1.2 上位机软件系统简介 |
| 3.1.3 控制器选择 |
| 3.1.4 驱动器选择 |
| 3.1.5 系统主要参数设计 |
| 3.2 伺服控制系统实现原理 |
| 3.2.1 电机驱动方式 |
| 3.2.2 可编程计数器阵列(PCA0) |
| 3.2.3 改进后的 PCA0 结构 |
| 3.2.4 解决死区问题 |
| 3.3 伺服控制系统硬件电路设计 |
| 3.3.1 控制器功能设计 |
| 3.3.2 PWM 配置电路设计 |
| 3.3.3 安全保护电路设计 |
| 3.3.4 PWM 放大电路设计 |
| 3.3.5 摇杆/手柄引导电路 |
| 3.4 通信协议设计 |
| 3.4.1 控制器与编码器的通信协议 |
| 3.4.2 控制器与上位机的通信协议 |
| 3.5 软件程序设计 |
| 3.5.1 程序时序系统设计 |
| 3.5.2 主程序设计 |
| 3.5.3 浮点参数更新程序设计 |
| 3.6 实验及总结 |
| 3.6.1 控制精度实验 |
| 3.6.2 功能实现实验举例 |
| 3.6.3 系统稳定实验 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 控制算法研究 |
| 4.1 卡尔曼滤波算法在控制系统中的应用 |
| 4.2 卡尔曼滤波器原理简介 |
| 4.3 改进的卡尔曼滤波器设计 |
| 4.3.1 电机的传统卡尔曼滤波器设计 |
| 4.3.2 改进的电机卡尔曼滤波器设计 |
| 4.4 仿真实验 |
| 4.4.1 滤波性能对比 |
| 4.4.2 改进的卡尔曼滤波器的力矩扰动观测性能 |
| 4.4.3 控制效果对比 |
| 4.5 结论 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间学术成果情况 |
| 指导教师及作者简介 |
| 致谢 |
（4）车载光电设备动态跟踪技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 第2章 车载光电跟踪伺服系统原理及组成 |
| 2.1 伺服系统的基本组成 |
| 2.1.1 车载光电跟踪设备伺服控制系统的总体结构 |
| 2.1.2 伺服控制系统工作原理 |
| 2.2 伺服系统数字化 |
| 2.2.1 采样频率的选择 |
| 2.2.2 连续伺服控制器的离散化 |
| 2.3 主要部件、元件的选型 |
| 2.3.1 伺服电机的选择 |
| 2.3.2 速率陀螺的选择 |
| 2.3.3 位置检测元件的选择 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 车载动态稳定跟踪算法原理及仿真 |
| 3.1 车载动态稳定跟踪算法的原理及分析 |
| 3.2 车载动态稳定跟踪模型建立及仿真结果分析 |
| 3.2.1 力矩电机及负载动态模型建立 |
| 3.2.2 速度回路设计 |
| 3.2.3 位置回路设计 |
| 3.2.4 仿真及结果分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 车载动态跟踪伺服控制的实现 |
| 4.1 动态跟踪伺服控制的硬件组成及功能 |
| 4.2 主控电路设计与实现 |
| 4.2.1 DSP 技术与 TMS320F28335 简介 |
| 4.2.2 编码器数据采集电路 |
| 4.2.3 调宽波输出电路 |
| 4.2.4 模数转换芯片扩展电路 |
| 4.2.5 串口管理芯片扩展电路 |
| 4.3 功率驱动电路设计与实现 |
| 4.3.1 直流电机的控制方法 |
| 4.3.2 直流 PWM 驱动的基本工作原理及特点 |
| 4.3.3 H 型双极模式可逆 PWM 功率放大器 |
| 4.4 CCS 软件开发环境介绍 |
| 4.4.1 基于 CCS 的软件开发流程 |
| 4.4.2 在 CCS 中对代码的调试 |
| 4.5 动态跟踪伺服控制的软件设计 |
| 4.5.1 PWM 波子程序 |
| 4.5.2 读编码器子程序 |
| 4.6 程序从 FLASH 搬移到 RAM 的研究 |
| 4.6.1 系统运行流程分析 |
| 4.6.2 代码搬移的实现方法 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 实验与分析 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间学术成果情况 |
| 指导教师及作者简介 |
| 致谢 |
（5）激光跟踪仪两级双轴联动闭环控制系统研究（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 两级双轴联动系统 |
| 2 两级双轴联动控制系统原理 |
| 2.1 三环校正闭环控制系统 |
| 2.2 基于数字PI调节的闭环控制 |
| 2.3 双极性PWM控制方式 |
| 3 结束语 |
（6）DSP伺服控制系统半物理仿真平台研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究意义 |
| 1.2 跟踪伺服系统仿真技术国内外研究现状 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 第二章 跟踪伺服控制系统建模 |
| 2.1 跟踪伺服控制系统 |
| 2.2 跟踪伺服系统的数学建模 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 MATLAB与硬件接口配置 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 MATLAB/SIMULINK及其工具箱简介 |
| 3.3 CCSLINK工具包 |
| 3.4 ETTIC2000工具包 |
| 3.5 RTW工具箱(REAL-TIME WORKSHOP实时工作间) |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于DSP的跟踪伺服系统硬件架构 |
| 4.1 跟踪伺服控制系统硬件环境 |
| 4.2 DSP模块 |
| 4.3 PWM功率驱动模块 |
| 4.4 光电编码器的选择 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于DSP的半物理仿真平台的实现 |
| 5.1 跟踪伺服仿真平台程序架构 |
| 5.2 数字仿真平台的开发 |
| 5.3 系统仿真误差分析 |
| 5.4 半物理仿真平台的实现 |
| 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 |
| 作者简介 |
| 攻读硕士学位期间研究成果 |
（7）动力调谐陀螺参数测试平台设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.2 动力调谐陀螺仪及测试的国内外发展现状 |
| 1.3 论文研究重点及方向 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 第二章 动力调谐陀螺仪的工作原理及模型分析 |
| 2.1 动力调谐陀螺仪的结构及工作原理 |
| 2.2 动力调谐陀螺仪的运动学分析 |
| 2.2.1 各坐标系定义及转子角速度 |
| 2.2.2 动力调谐陀螺仪的运动微分方程 |
| 2.2.3 动力调谐陀螺仪的调谐状态 |
| 2.3 动力调谐陀螺仪的开环传递函数模型 |
| 2.4 再平衡回路的耦合及解耦矩阵 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 陀螺测试转台的控制器设计 |
| 3.1 TZS-74陀螺仪表综合实验转台 |
| 3.2 TZS-74转台结构及工作原理 |
| 3.2.1 TZS-74在转台陀螺测试中的应用 |
| 3.3 PWM直流电机驱动器设计 |
| 3.3.1 控制方案的选择 |
| 3.3.2 H型双极模式PWM控制原理 |
| 3.3.3 L292简介 |
| 3.3.4 转台驱动电路外围电路设计 |
| 3.4 转台控制程序设计 |
| 3.4.1 PCI-6251多功能数据采集卡 |
| 3.4.2 实验数据及分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 陀螺仪开环传递函数辨识系统设计 |
| 4.1 系统辨识简介 |
| 4.1.1 系统辨识定义及要素 |
| 4.1.2 非参数模型及其辨识方法 |
| 4.1.3 参数模型 |
| 4.1.4 由非参数模型获得参数模型的办法 |
| 4.1.5 辨识工程中常用的激励信号 |
| 4.2 观测数据的采集和预处理技术 |
| 4.2.1 采样率的选择和抗混叠滤波器的应用 |
| 4.2.2 采样数据长度N的选择 |
| 4.2.3 数据预处理 |
| 4.3 陀螺仪表头开环传递函数的测试建模 |
| 4.3.1 频率响应的基本概念和求取办法 |
| 4.3.2 频率响应法的估计误差 |
| 4.3.3 激励与响应的同步采集 |
| 4.3.4 表头函数的扫频建模 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 陀螺性能测试 |
| 5.1 动力调谐陀螺仪的随机漂移测试 |
| 5.1.1 固定位置一次测试方法 |
| 5.1.2 漂移信号的预处理 |
| 5.1.3 测试结果分析 |
| 5.2 陀螺仪时间常数的测定 |
| 5.2.1 时间常数的测试方法 |
| 5.2.2 测试结果与分析 |
| 5.3 陀螺仪品质因数的测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和科研情况说明 |
| 致谢 |
（8）伺服系统提高速度平稳度的关键技术研究与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 伺服系统低速平稳控制关键技术 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 国内外相关产品及性能指标介绍 |
| 1.3.2 国内外关键技术研究现状 |
| 1.4 目前研究工作中存在的主要问题 |
| 1.5 本文主要研究内容及章节安排 |
| 第2章 直流伺服系统及主要扰动因素的数学建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 直流伺服系统数学建模 |
| 2.3 摩擦扰动环节数学模型的建立 |
| 2.3.1 静态模型 |
| 2.3.2 动态摩擦模型 |
| 2.3.3 转台伺服系统摩擦扰动建模 |
| 2.4 电机力矩波动建模 |
| 2.4.1 电机力矩波动机理分析 |
| 2.4.2 转台波动力矩的数学模型及验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 伺服系统低速信号的估计方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 差分速度估计方法的误差分析 |
| 3.3 速度观测器原理及设计 |
| 3.4 基于Kalman 滤波的速度估计算法及其相角修正策略 |
| 3.4.1 基于Kalman 滤波的速度估计 |
| 3.4.2 相角滞后的修正 |
| 3.5 仿真与实验验证 |
| 3.5.1 仿真与实验精度分析 |
| 3.5.2 测速方法相角滞后的分析 |
| 3.5.3 仿真与实验结论 |
| 3.5.4 两种方法的对比 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 主要扰动量影响速度平稳度的模式分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 摩擦模型及其线性化结果 |
| 4.2.1 摩擦模型的线性化 |
| 4.2.2 模型参数意义及模型误差 |
| 4.2.3 伺服系统状态空间模型 |
| 4.3 伺服系统由摩擦产生极限环的原因分析 |
| 4.4 极限环的稳定性研究 |
| 4.5 力矩波动对速度平稳度影响 |
| 4.6 摩擦影响速度平稳度的仿真与实验验证 |
| 4.6.1 控制器参数对系统运动学影响 |
| 4.6.2 极限环稳定性判断 |
| 4.6.3 实验研究 |
| 4.7 力矩波动影响速度平稳度的实验研究 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 电机力矩波动的自适应补偿控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 鲁棒自适应控制策略的设计 |
| 5.2.1 基于递推最小二乘法的参数辨识与自适应补偿 |
| 5.2.2 基于α-β-γ滤波的加速度信号估计 |
| 5.2.3 速度环调节器的设计 |
| 5.3 仿真研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 补偿摩擦扰动的自适应滑模控制 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 自适应滑模控制策略的设计 |
| 6.2.1 系统数学模型推导 |
| 6.2.2 自适应滑模控制器设计 |
| 6.2.3 闭环系统稳定性证明 |
| 6.3 仿真分析 |
| 6.3.1 对等速信号和正弦信号的跟踪 |
| 6.3.2 摩擦参数变化时对等速信号和正弦信号的跟踪 |
| 6.3.3 存在未建模动态和干扰信号时的跟踪结果 |
| 6.3.4 仿真结果分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 几种提高速度平稳度方法的工程应用 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验平台及软、硬件环境介绍 |
| 7.2.1 实验环节介绍 |
| 7.2.2 伺服控制卡的硬件设计 |
| 7.2.3 伺服控制卡的软件环境 |
| 7.3 对传统频域控制的改进 |
| 7.3.1 积分控制 |
| 7.3.2 加速度负反馈控制 |
| 7.4 力矩波动自适应补偿控制实验 |
| 7.5 对上述几种控制方法的比较和评价 |
| 7.6 本章小结 |
| 第8章 总结与展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间学术成果情况 |
| 指导教师及作者简介 |
| 致谢 |
（9）图像导引头稳定平台伺服系统的设计与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 稳定平台系统的国内外研究现状 |
| 1.3 导引头平台常见稳定结构及控制方法概述 |
| 1.3.1 导引头平台结构概述 |
| 1.3.2 导引头平台稳定控制方法的国内外研究现状 |
| 1.4 影响导引头平台稳定的因素 |
| 1.5 论文的主要内容安排 |
| 第2章 伺服系统的总体设计 |
| 2.1 伺服系统的结构 |
| 2.2 伺服控制系统总体方案 |
| 2.3 平台位置伺服控制的原理 |
| 2.3.1 直流电机位置控制的方法 |
| 2.3.2 平台位置伺服的控制原理 |
| 2.4 电机选型 |
| 2.4.1 负载计算 |
| 2.4.2 选择电机 |
| 2.5 直流PWM功率放大器常用控制模式特性分析 |
| 2.5.1 PWM功率放大器常用控制模式 |
| 2.5.2 双极模式电枢电流的分析 |
| 2.6 机械部分设计 |
| 2.6.1 联轴器设计 |
| 2.6.2 旋转电阻固定支架设计 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 控制系统硬件电路设计 |
| 3.1 控制系统硬件组成框图 |
| 3.2 DSP外围电路设计 |
| 3.2.1 DSP芯片TMS320LF2407简介 |
| 3.2.2 时钟电路设计 |
| 3.2.3 DSP外接SRAM电路 |
| 3.2.4 JTAG接口电路 |
| 3.3 光电隔离电路设计 |
| 3.4 外部通讯接口设计 |
| 3.4.1 CAN总线介绍 |
| 3.4.2 CAN总线驱动器82C250介绍 |
| 3.4.3 CAN总线与DSP接口电路 |
| 3.5 电机驱动电路设计 |
| 3.5.1 驱动器LMD18200引脚说明 |
| 3.5.2 驱动器件LMD18200工作原理 |
| 3.5.3 驱动器与DSP的接口电路 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 系统控制算法研究及仿真 |
| 4.1 系统数学模型的建立 |
| 4.1.1 力矩电机数学模型 |
| 4.1.2 力矩刚度与电放大倍数的确定 |
| 4.2 稳定回路切换控制的研究 |
| 4.2.1 粗伺服回路设计 |
| 4.2.2 精伺服回路设计 |
| 4.3 稳定回路带速度反馈的PID控制研究 |
| 4.3.1 稳定回路双闭环PID控制思想 |
| 4.3.2 稳定回路双闭环PID控制设计 |
| 4.4 稳定回路的自抗扰控制研究 |
| 4.4.1 稳定回路的数学模型 |
| 4.4.2 自抗扰控制器(ADRC) |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 系统软件设计及系统调试 |
| 5.1 数字控制器的设计 |
| 5.1.1 采样周期选取 |
| 5.1.2 离散化方法选取 |
| 5.1.3 控制器数字化结果 |
| 5.2 系统软件设计 |
| 5.2.1 上位机监控软件设计 |
| 5.2.2 控制程序设计 |
| 5.3 系统数据误差分析 |
| 5.3.1 反馈通道的非线性 |
| 5.3.2 机械部分的非线性 |
| 5.4 系统非线性测量 |
| 5.4.1 反馈通道的非线性测量 |
| 5.4.2 机械部分的非线性测量 |
| 5.5 系统非线性消除与补偿方法 |
| 5.5.1 反馈通道的非线性消除方法 |
| 5.5.2 机械部分的非线性补偿方法 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 附录 |
（10）机载光电平台低速问题研究（论文提纲范文）
| 1 光电平台中的摩擦非线性分析 |
| 2 双极模式PWM功放的低速特性 |
| 3 双极模式PWM电机运行时的微振特性分析 |
| 4 机载光电平台PWM直流伺服控制系统的构成 |
| 5 系统控制软件 |
| 6 实验结果及结论 |
四、双极模式PWM控制在提高大功率伺服系统低速性能中的应用（论文参考文献）
- [1]基于快速反射镜的高精度视轴稳定技术研究[D]. 汪永阳. 中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所), 2016(08)
- [2]基于XMC4500的实验转台伺服系统设计与实现[D]. 应沙. 哈尔滨工业大学, 2014(02)
- [3]嵌入式伺服控制系统设计[D]. 刘洋. 中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所), 2013(08)
- [4]车载光电设备动态跟踪技术研究[D]. 张振东. 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）, 2013(12)
- [5]激光跟踪仪两级双轴联动闭环控制系统研究[J]. 杨艳,黄劼,曾力. 中国测试, 2012(01)
- [6]DSP伺服控制系统半物理仿真平台研究[D]. 卢承领. 长春工业大学, 2011(06)
- [7]动力调谐陀螺参数测试平台设计[D]. 王婧. 天津大学, 2010(03)
- [8]伺服系统提高速度平稳度的关键技术研究与实现[D]. 宋彦. 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）, 2010(10)
- [9]图像导引头稳定平台伺服系统的设计与研究[D]. 宋洋. 哈尔滨工程大学, 2009(S1)
- [10]机载光电平台低速问题研究[J]. 侯云海,王志达,胡晓光. 长春理工大学学报(自然科学版), 2007(03)